16NL型凝結泵電機水平振動大的處理

高振奎

摘 要：文章針對華電龍口公司#5機凝結泵出現(xiàn)的電機水平振動大故障，分析了振動產(chǎn)生的原因、相對應的措施、實驗過程、臨時處理方案直至最終問題的解決。

關鍵詞：立式凝結泵；水平振動；共振；破壞；改變

1 問題的產(chǎn)生

華電龍口公司#5機組為N220型超高壓汽輪機組，配備兩臺16NL型凝結泵，一運一備。在2013年5月一次設備定期切換后，#1凝結泵出現(xiàn)了電機水平振動大的故障，經(jīng)多次檢查調(diào)整甚至更換電機，均未徹底解決，嚴重影響到機組安全運行。

2 16NL型凝結泵介紹

如圖1所示，該泵是雙殼筒式立式離心泵。泵體采用上部推力軸承配合徑向軸瓦和下部橡膠瓦作為轉(zhuǎn)子支撐，電機轉(zhuǎn)子采用推力軸承；軸封采用外接密封水的浮環(huán)式密封。整泵座于混凝土基座上，修后保證泵體水平≤0.02mm/m。設計流量550m3/h，揚程180m，介質(zhì)為凝結水，正常水溫32～43℃，6KV三相四極電機。

圖1

3 故障現(xiàn)象

#1凝結泵在切換運行后，發(fā)現(xiàn)沿出入口方向（X向）水平振動大，自電機與泵結合處向上至電機頂部，振動逐漸增大，最大達225μm，而Y向水平振動則不大（12～22μm），基礎臺板處更小，且振動值隨負荷、水位、電機轉(zhuǎn)頻無規(guī)則變化。

4 造成水平振動的主要因素及分析

在故障出現(xiàn)后，我們進行了檢查試運，針對現(xiàn)場實際做了對應的推理分析，如下：

（1）泵內(nèi)或入口管內(nèi)有空氣，空氣門開度不夠。如果泵內(nèi)積聚空氣不能及時排出，泵在運轉(zhuǎn)過程中會發(fā)生較為劇烈的振動，有時伴隨較大的噪音，電流也會隨之擺動。考慮到是設備切換后產(chǎn)生的故障，首先檢查了空氣門和密封水門開度，經(jīng)過多次調(diào)整與對比，振動未見明顯降低。

（2）低水位、小流量運行。凝結泵在工頻狀態(tài)下，低水位與小流量運行時由于入口流量不穩(wěn)、不足或出口憋壓，泵會發(fā)生劇烈振動和噪音，現(xiàn)場處理時，檢查出口門開度無異常，聯(lián)系運行人員提高凝汽器水位，振動明顯減輕，但最大值仍>110μm。

（3）轉(zhuǎn)子不對中。立式凝結泵在大修后要校水平，確保轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)中旋轉(zhuǎn)中心與重心盡量保持一致。并調(diào)整電機轉(zhuǎn)子與泵轉(zhuǎn)子中心對中，確保凝結泵整個轉(zhuǎn)子軸系在運行狀態(tài)下不因此產(chǎn)生扭曲、反扭及交變應力，而造成相鄰部件的振動。

（4）轉(zhuǎn)子不平衡，聯(lián)軸器及其連接螺栓缺陷。泵在長時間運行后，因汽蝕以及自然磨損的原因，葉輪等部件會產(chǎn)生質(zhì)量不均造成轉(zhuǎn)子不平衡，引發(fā)振動。另外，聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓彈性圈在磨損后，也會產(chǎn)生質(zhì)量不均，造成振動。我們還對電機的風葉是否會因積灰不均造成質(zhì)量不平衡進行了檢查。

（5）軸承故障。最直接的表征就是發(fā)熱和振動。我們對電機軸承進行了的紅外圖分析，最高溫度49.3℃，最低48.5℃，在允許范圍內(nèi)，超聲檢查也無異常發(fā)現(xiàn)。

（6）支撐部件裂紋、基礎不牢。支撐部件裂紋，基礎松動、軟腳，支撐系統(tǒng)的剛度發(fā)生變化，將會引發(fā)不可逆振動。

5 檢修調(diào)整過程及采取的措施

（1）對空氣系統(tǒng)進行調(diào)整發(fā)現(xiàn)改善不明顯后，又對調(diào)整了凝汽器水位，保持較高水位運行，振動值立即下降，振動得到明顯改善，各部位均在標準內(nèi)（最大36μm），要求保持高水位運行。

（2）通過高水位運行的調(diào)整后，連續(xù)運行一夜（約10小時）無異常，第二天上午9時凝結泵又開始出現(xiàn)振動，各種調(diào)整無效。

（3）停運，檢查轉(zhuǎn)子對中無異常；更換聯(lián)軸器螺栓彈性圈，試運振動無改善。空試電機，振動110μm，進一步檢查電機軸承和電機風葉無異常發(fā)現(xiàn)；將電機吊離后放于地面，空試振動16μm，懷疑泵體水平出現(xiàn)問題，復查水平在標準范圍內(nèi)，解體上導軸承及推力軸承部件，發(fā)現(xiàn)上導軸承間隙超標0.03mm，更換，復裝后保持較高水位試運，振動得到改善，但運行2小時左右振動數(shù)值上升，最大

175μm。

（4）繼續(xù)分析，切換凝結泵運行狀態(tài)，對工頻、變頻各工況進行抄表記錄分析。得出：

a.工頻較高水位運行振動數(shù)值較小，額定轉(zhuǎn)速下，振動不大，能控制在30μm以下，但機組負荷變化下運行人員操作頻繁、調(diào)節(jié)困難，易發(fā)汽蝕現(xiàn)象，增加廠用電；

b.變頻運行，初始振動穩(wěn)定，隨轉(zhuǎn)速升高振動逐漸增大，在1170-1330r/min時振動數(shù)值明顯增大，最大可達198μm，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高或降低則振動值都下降。

（5）進一步分析認為：振動是共振引起的。在變頻運行狀態(tài)下，在1170-1330r/min時，整個支撐系統(tǒng)（基礎、泵、電機、管道等）的固有頻率與變頻運行時轉(zhuǎn)頻相同或成倍數(shù)關系，引發(fā)共振，因泵X向支撐剛度較弱，Y向支撐剛度強，于是造成了電機X向振動大、Y向振動較小的現(xiàn)象。

（6）制定對策：破壞及改變共振區(qū)。

6 采取的措施

通過最后的試驗及分析，我們做出以下調(diào)整：

（1）調(diào)整好空氣門開度，并保持凝汽器較高水位運行；

（2）對出入口管道進行外力加固，對電機上部沿X向進行支撐；改變整個支撐系統(tǒng)的固有頻率，使其與變頻經(jīng)常運行工況下的轉(zhuǎn)頻錯開，以消除共振。

經(jīng)過以上處理后，在多點運行實驗，振動沒有了“共振”特征，振動數(shù)值在各種負荷下均小于50μm，符合標準要求。

7 結束語

采取上述措施后，凝結泵一直運行穩(wěn)定，但考慮到不是正常的運行狀態(tài)，在10月份的小修中，我們將凝結泵進行了解體大修，發(fā)現(xiàn)首級葉輪、導葉等部件汽蝕、磨損嚴重，更換磨損和間隙超標的部件后，又對凝結泵基礎進行了重新加固，對各管路進行了檢查，消除了管道應力，開機后至今運行正常，徹底解決了存在的問題，確保了機組的安全運行。